专利名称：：抑制中碳亚共析钢热轧组织中先共析铁素体析出的方法
技术领域：
：本发明涉及一种钢铁冶金中抑制中碳亚共析钢热轧组织中先共析铁素体析出的方法。
背景技术：
：中碳亚共析钢(AISI4145H)是国内外普遍采用的石油钻铤用钢，在热轧状态下通常室温组织是半网先共析铁素体加索氏体组织，其①203mm以上的大规格AISI4145H钢材在工频调质热处理后，由于工艺本身冷却能力的限制，距外表面3040mm以下的组织为回火索氏体加少量先共析铁素体。由于先共析铁素体显著地降低抗裂纹扩展阻力，因此以回火索氏体为主的显微组织对应的断裂韧性最好。据我国石油管材研究中心统计，疲劳断裂是钻铤的主要失效形式，其主要原因是具有回火索氏体加先共析铁素体组织的材料韧性差，为保证钻铤材料的断裂韧性，希望获得90%以上的回火索氏体组织。发明目的本发明目的是为克服上述已有技术的不足，提供一种可消除中碳亚共析钢热轧组织中半网先共析铁素体析出对材料力学性能危害的抑制中碳亚共析钢热轧组织中先共析铁素体析出的方法。为了抑制中碳亚共析钢(AISI4145H)中先共析铁素体的析出，获得索氏体热轧组织，本发明采用添加微量表面活性元素钙(Ca)来抑制中碳亚共析钢热轧组织中先共析铁素体的析出。Ca的原子半径为2.3埃，大于Fe的原子半径(1.28埃)，所以Ca在铁素体中是一表面活性物质，易被选择吸附在晶粒表面，从而阻碍了晶粒的长大，因此在基体中残存的Ca可起到细化晶粒的作用。通常碳原子以间隙扩散的方式穿过奥氏体到达正在生长的渗碳体片层的端部，在Ca存在的条件下，由于空隙的变形，间隙碳原子的扩散出现不同的特征，从而抑制了先共析铁素体沿晶析出，改善了钢的微观结构。因此控制加入钢中的有效钙(Ca)含量是抑制中碳亚共析钢热轧组织中先共析铁素体析出的关键。本发明是在中碳亚共析钢冶炼过程中，在钢中全氧含量T.0《20PPm，钢中硫含量[S]《50PPm的条件下，在浇注前以喂硅钙线(Ca含量为30wt。/。)的方式向钢中添加微量表面活性元素Ca，Ca的加入量为1060PPm。对热轧态进行取样，利用光学显微镜(LM)和扫描电子显微镜(SEM)观察组织，AISI4145H钢为索氏体组织，完全抑制了先共析铁素体的析出。对于铁道车辆用车轮钢ER7等中碳亚共析钢，则明显减少了先共析铁素体的析出。本发明可广泛应用于中碳亚共析钢生产中抑制先共析铁素体析出的热轧组织控制。本发明消除了中碳亚共析钢(AISI4145H)热轧组织中半网先共析铁素体的析出对材料力学性能的危害，可以获得索氏体的AISI4145H钢热轧组织，避免了O)203ram以上的AISI4145H大规格钢材在工频调质热处理之后出现回火索氏体加先共析铁素体的有害组织，获得回火索氏体的最佳调质组织，提高了钻铤用钢的断裂韧性，防止钻铤断裂失效。本发明在O840皿的铁道车辆用车轮钢ER7、ER8、ER9系列中应用后，显著减少了热轧态先共析铁素体的析出，大大提高了车轮的塑韧性及疲劳寿命。图1是未加Ca的热轧组织LM照片(半网先共析铁素体+索氏体组织)；图2是未加Ca后热轧组织LM照片(半网先共析铁素体+索氏体组织)；图3是未加Ca的热轧组织SEM照片(半网先共析铁素体+索氏体组织)；图4是未加Ca后热轧组织SEM照片(半网先共析铁素体+索氏体组织)；图5是加Ca的热轧组织LM照片(索氏体组织)，500X;图6是加Ca的热轧组织SEM照片(索氏体组织)；图7是未加Ca的热轧组织LM照片，500X;图8是加Ca的热轧组织LM照片，500X;图9是未加Ca的热轧组织SEM照片；图10是加Ca的热轧组织SEM照片。其中，图l、图2照片均为500X。具体实施例方式实施例一应用于石油钻铤钢AISI4145H中。下表1中给出了三炉O250腿规格的石油钻铤钢AISI4145H的化学成分和对应组织，其中第一、二两炉未采用本发明方法加Ca，其热轧组织为半网先共析铁素体加索氏体组织(见图l一图4)，第三炉采用本发明方法加入了40ppm的Ca，其热轧组织为索氏体(见图5、图6)，完全抑制了先共析铁素体的析出。表1试样的化学成分和对应组织<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2中给出了采用本发明方法所生产石油钻铤钢AISI4145H的化学成分:表2AISI4145H石油钻铤钢的化学成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例二应用在铁道车辆用车轮钢ER7中。下表3中给出了两炉①840ram规格的铁道车辆用车轮钢ER7的化学成分和对应组织，其中第一炉未采用本发明方法加Ca，其热轧组织为先共析铁素体加珠光体组织(见图7、图9)，第二炉采用了本发明方法加入40ppm的Ca，其热轧组织亦为先共析铁素体加珠光体组织(见图8、图IO)，但从照片可看出先共析铁素体明显少于未加Ca的试样。表3试样的化学成分和对应组织<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种抑制中碳亚共析钢热轧组织中先共析铁素体析出的方法，其特征是在中碳亚共析钢冶炼过程中，在钢中全氧含量T.0≤20PPm，钢中硫含量[S]≤50PPm的条件下，在浇注前以喂硅钙线的方式向钢中添加微量表面活性元素Ca，Ca的加入量为10～60PPm。全文摘要一种抑制中碳亚共析钢热轧组织中先共析铁素体析出的方法，可广泛应用于中碳亚共析钢生产中抑制先共析铁素体析出的热轧组织控制；目的是消除中碳亚共析钢热轧组织中半网先共析铁素体析出对材料力学性能的危害；本发明在中碳亚共析钢冶炼过程中，在钢中全氧含量T.O≤20PPm，钢中硫含量[S]≤50PPm的条件下，在浇注前以喂硅钙线的方式向钢中添加微量表面活性元素Ca，Ca的加入量为10～60PPm。文档编号C21C7/00GK101381791SQ20081007959公开日2009年3月11日申请日期2008年10月17日优先权日2008年10月17日发明者张寿禄,伟李,王之香申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司